応用情報技術者試験過去問を解いてみた R6年度春期問31

はじめに

今回も、応用情報技術者試験の過去問を解いていきます。

今回のテーマは、IPv4アドレスの種類です。

IPアドレスには、インターネットで利用されるグローバルアドレスだけでなく、

プライベートアドレス
マルチキャストアドレス
ブロードキャストアドレス
ループバックアドレス
リンクローカルアドレス

など、さまざまな種類があります。

今回の問題では、与えられたIPアドレスが

「グローバル・プライベート・ブロードキャスト・マルチキャスト」のどれなのか

を判断します。

IPアドレスの代表的な範囲を理解しているかがポイントです。

問題

IPアドレス 208.77.188.166 は，どのアドレスに該当するか。

選択肢	内容
ア	グローバルアドレス
イ	プライベートアドレス
ウ	ブロードキャストアドレス
エ	マルチキャストアドレス

解答

ア：グローバルアドレス

解説

今回のIPアドレスは、

208.77.188.166

です。

それぞれの選択肢と照らし合わせながら確認してみましょう。

プライベートアドレスではない

IPv4のプライベートアドレスとして使用できる範囲は、次の3つです。

範囲	CIDR表記
10.0.0.0 ～ 10.255.255.255	10.0.0.0/8
172.16.0.0 ～ 172.31.255.255	172.16.0.0/12
192.168.0.0 ～ 192.168.255.255	192.168.0.0/16

今回の

208.77.188.166

は、これらの範囲には含まれていません。

したがって、プライベートアドレスではありません。

マルチキャストアドレスではない

IPv4のマルチキャストアドレスは、

224.0.0.0 ～ 239.255.255.255

つまり、

224.0.0.0/4

の範囲です。

今回のIPアドレスは、

208.77.188.166

なので、この範囲にも含まれません。

したがって、マルチキャストアドレスでもありません。

ブロードキャストアドレスではない

ブロードキャストとは、同一ネットワーク内の複数の端末に一斉にデータを送るための仕組みです。

代表的なブロードキャストアドレスの一つが、

255.255.255.255

です。

また、各IPv4サブネットでは、一般にホスト部をすべて1にしたアドレスがブロードキャストアドレスになります。

例えば、

192.168.1.0/24

というネットワークなら、

192.168.1.255

がブロードキャストアドレスです。

図にすると、

192.168.1.0/24

ネットワーク部        ホスト部
192 . 168 . 1       . 00000000
                        ↓
                 ホスト部を全て1
                        ↓
192 . 168 . 1       . 11111111

                  192.168.1.255

今回の 208.77.188.166 は、問題で想定されている通常のユニキャストアドレスであり、ブロードキャストアドレスには該当しません。

したがってグローバルアドレス

ここまで確認すると、

208.77.188.166

は、

プライベートアドレスではない
マルチキャストアドレスではない
ブロードキャストアドレスではない

ことが分かります。

今回の選択肢の中では、

グローバルアドレス

が正解です。

したがって、

正解は「ア」

となります。

問題の用語解説

IPアドレスとは

IPアドレスとは、IPネットワーク上で通信する機器やインタフェースを識別するために使用されるアドレスです。

IPv4アドレスは32bitで構成されています。

例えば、

192.168.1.1

というIPv4アドレスを2進数にすると、

11000000.10101000.00000001.00000001

となります。

1つの数字のまとまりが8bitなので、

8bit × 4
= 32bit

です。

32bitでは、

2^32
= 4,294,967,296

通りの組合せを表現できます。

つまり、IPv4には理論上約43億通りのアドレスがあります。

ただし、そのすべてが一般的なグローバルアドレスとして利用できるわけではなく、プライベートアドレスやマルチキャスト、ループバックなどの特殊用途にも割り当てられています。

グローバルアドレスとは

グローバルアドレスは、インターネット上で通信するために使用されるIPアドレスです。

基本的にはインターネット上で一意になるよう管理されています。

家庭でインターネットを利用する場合などは、ISP（インターネットサービスプロバイダ）などを通じてグローバルIPアドレスが割り当てられます。

図にすると、次のようなイメージです。

家庭内ネットワーク

PC    　　　　　　　  スマートフォン
│             　　　　　　　 │
└──────┬───────┘
   　　　     │
    　　　　ルーター
    　　　    │
     　　　   │ グローバルIPアドレス
    　　　    ▼
 　　　  インターネット
    　　　    │
     　　　   ▼
  　　　  Webサーバー

プライベートアドレスとは

プライベートアドレスは、家庭や企業などのプライベートネットワーク内で使用するIPv4アドレスです。

代表例として、

192.168.1.10

などがあります。

同じプライベートIPアドレスを別々の家庭で使用していても問題ありません。

例えば、

Aさんの家

PC
192.168.1.10


Bさんの家

PC
192.168.1.10

という状態も可能です。

なぜなら、それぞれ別のプライベートネットワークだからです。

プライベートアドレスは、そのままグローバルインターネット上でルーティングされることを目的としていません。

家庭などからインターネットへ接続する場合は、多くの場合、ルーターがNATやNAPTを利用して通信を中継します。

PC
192.168.1.10
      │
      ▼
   ルーター
      │
   NAT/NAPT
      │
      ▼
グローバルIP
      │
      ▼
インターネット

CIDR表記とは

プライベートアドレスの説明に、

10.0.0.0/8

や、

192.168.0.0/16

という表記が出てきました。

この「/8」や「/16」は、CIDR表記と呼ばれます。

「/」の後ろの数字は、

IPアドレス32bitのうち、先頭から何bitをネットワーク部分として扱うか

を表しています。

例えば、

192.168.0.0/16

なら、

32bit

ネットワーク部      ホスト部
←----16bit----→←----16bit----→

192 . 168      . x . x

となります。

残りの16bitを変化させることができるため、

2^16 = 65,536

個のアドレスがこの範囲に含まれます。

マルチキャストとは

マルチキャストは、

特定のグループに参加している複数の端末へデータを送信する方式

です。

イメージとしては、

             　　　┌→ PC A
送信元 ──────┼→ PC B
            　　　 └→ PC C

   特定グループだけに送信

となります。

IPv4では、

224.0.0.0
～
239.255.255.255

がマルチキャスト用のアドレス空間です。

ブロードキャストとは

ブロードキャストは、同一ネットワーク内の端末へ一斉にデータを送信する方式です。

             　　　　┌→ PC A
送信元 ───────┼→ PC B
             　　　　├→ PC C
             　　　  └→ PC D

       ネットワーク内全体

「特定のグループ」に送信するマルチキャストとは異なり、対象となるネットワーク内全体へ送信する点が特徴です。

IPv4アドレスには他にも種類がある

今回の選択肢には登場しませんが、IPv4には他にも特殊用途のアドレスがあります。

代表的なものを整理すると次のようになります。

種類	代表的な範囲・例	主な用途
プライベート	10.0.0.0/8など	組織内・家庭内ネットワーク
ループバック	127.0.0.0/8	自分自身との通信
リンクローカル	169.254.0.0/16	同一リンク内の通信
マルチキャスト	224.0.0.0/4	グループ通信
限定ブロードキャスト	255.255.255.255	同一ネットワークへの一斉送信

そのため、

プライベートではない
＋
マルチキャストではない
＝
必ずグローバル

というわけではありません。

IPv4には、ほかにも特殊用途のアドレスが存在する

ことは覚えておきましょう。

体系的位置づけ

今回の内容を学習体系として整理すると、次のように位置づけられます。

テクノロジ系
 └ ネットワーク
     └ TCP/IP
         └ IP
             └ IPv4アドレス
                 ├ グローバルアドレス
                 ├ プライベートアドレス
                 ├ マルチキャストアドレス
                 ├ ブロードキャストアドレス
                 └ その他の特殊用途アドレス

IPアドレスは、サブネットマスク、CIDR、ルーティング、NATなどを理解するうえでの基礎になります。

今回の問題の重要ポイント

① プライベートアドレスの3範囲を覚える

試験対策として特に重要なのが、次の3つです。

10.0.0.0/8

172.16.0.0/12

192.168.0.0/16

数字だけで覚えるなら、

と覚えておくと判定しやすくなります。

② マルチキャストは224～239

IPv4マルチキャストの範囲は、

224.0.0.0 ～ 239.255.255.255

です。

先頭の数字を見るだけでも、多くの問題ではかなり絞り込めます。

今回のIPアドレスは、

208.77.188.166

なので、208から始まっています。

したがって、マルチキャストではありません。

③ 「それ以外は全部グローバル」と覚えない

ここは注意したいポイントです。

IPv4には、

127.x.x.x

のループバックアドレスや、

169.254.x.x

のリンクローカルアドレスなど、さまざまな特殊用途アドレスがあります。

そのため、

プライベートでもマルチキャストでもなければ必ずグローバル

とは限りません。

今回の問題では、208.77.188.166が選択肢にある特殊用途のいずれにも該当せず、グローバルアドレスに該当すると判断します。

まとめ

今回の問題は、

208.77.188.166

がどの種類のIPアドレスなのかを判断する問題でした。

正解は、

ア：グローバルアドレス

です。

今回押さえておきたいポイントを整理すると、次のようになります。

ポイント	内容
IPv4	32bit、理論上約43億通り
プライベート	10/8、172.16/12、192.168/16
マルチキャスト	224.0.0.0/4
ブロードキャスト	代表的にはホスト部が全て1
その他	ループバックなど特殊用途も存在

特に重要なのは、プライベートアドレスの3つの範囲です。

10.x.x.x

172.16.x.x ～ 172.31.x.x

192.168.x.x

この3つは覚えておくと、IPアドレスを判定する問題で役立ちます。

一方で、

「これらに当てはまらなければ全部グローバル」

と単純化しないことも大切です。

IPアドレスにはさまざまな特殊用途の範囲が存在するため、まず代表的な範囲を理解し、そのうえで問題の選択肢と照らし合わせて判断していきましょう。

参考情報

IPA 独立法人情報処理推進機構応用情報技術者試験過去問 https://www.ipa.go.jp/shiken/mondai-kaiotu/index.html